JP2018058069A - 濾材積層体、フィルタエレメント、および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国以外の全ての国を指定国とする出願人である米国国内企業であるドナルドソン会社と、米国のみを指定国とする出願人である米国人のグレイ J.ロックリッツとミング オウヤングと、インド人のアニタ M.マシィユの名において、国際特許出願として2008年6月26日に出願されたものであり、2007年6月26日に米国特許庁に出願された米国仮特許出願第60/937,162号の優先権を主張するものである。米国仮特許出願第60/937,162号の全体の開示は本明細書にその全体が合体される。
空気や液体などの流体は、その中に汚染物質を含む。多くの例では、流体から汚染物質の少しまたは全てを濾過することは好ましい。例えば、動力車または発電装置のエンジンへの空気流、ガスタービンシステムへのガス流れ、および様々な燃焼炉への空気流は、その中に濾過すべき粒子状汚染物質を含む。また、エンジン潤滑油システム、液圧システム、冷却システムまたは燃料システムの液体流は、濾過すべき汚染物質を含み得る。そのようなシステムに対して、選択された汚染物質を流体から除去する(または流体中のレベルを低減する)ことは好ましい。汚染物質削減のためにさまざまな流体フィルタ(空気あるいは液体フィルタ)構成物が開発されてきた。しかしながら、一般に、継続的な改良が求められる。
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×Z型濾材積層体の断面積)
ここで、チャンネルの数は、計数されたものであり、Z型濾材積層体の断面積は、測定されたものである。さらに、濾材積層体は、
(i)複数の流路の第1部分あるいは複数の流路の第2部分のうちの少なくとも1つは、7mm未満の平均プラグ長さでプラグ(栓)をすることにより閉じているか、
(ii)2.5より大きい流路の幅対高さの比か、
(iii)0.4未満の流路の幅対高さの比か、
のうちの少なくとも1つを示すことができる。
波形濾材(fluted filter media)は、さまざまな方法で流体フィルタ構造物を提供するために使用することができる。よく知られた1つの形態は、Z型濾材積層体である。本明細書で使用する用語「Z型フィルタ構造物(z-filter construction)」または「Z型濾材積層体(z-filtermedia)」は、フィルタ構造物を指すことを意味する。この構造物では、波形に加工した、折り曲げた、ひだ付きの、または、別の方法で形成されたフィルタ流路のうちの1つの流路が、濾材を通過する流体流れの長手方向のフィルタの流路を画定するために使用されることを意味する。この流体は、濾材積層体の流入端部と流出端部(または、流れ面)の間で流路に沿って流れる。Z型濾材積層体のいくつかの実施例は、米国特許第5,820,646号、米国特許第5,772,883号、米国特許第5,902,364号、米国特許第5,792,247号、米国特許第5,895,574号、米国特許第6,210,469号、米国特許第6,190,432、米国特許第6,350,296号、米国特許第6,179,890号、米国特許第6,235,195号、意匠第399,944号、意匠第428,128号、意匠第396,098号、意匠第398,046号、意匠第437,401号で提供される。これら15の引用文献は、引用により本明細書に合体する。
たわみ率=((1/2)D2−CL)×100/CL
の式によって決定できる。
Z型濾材積層体の文脈において、マスキングは、波形濾材シートと対面濾材シートとの間の近接領域を指し、この領域では、実質的に圧力差が不足し、濾材を使用するとき、有用な濾材の不足をもたらす。一般に、マスキングされた濾材は、濾材の濾過性能を実質的に高めるためには有用ではない。従って、マスキングを低減することにより、濾過に利用できる濾材量を増加し、濾材の容量を増加し、濾材のスループットを増加し、濾材の圧力損失を低減することは好ましいし、これらのいくつかまたは全部を行うことは、好ましい。
濾過性能は、濾過に利用可能な濾材量を増加させることによって高めることができる。マスキングを低減することは、濾過に利用可能な濾材の表面積を増加させる技術であると考えられる。
流路の幅対高さの比=D1/J
の式で表わされる。流路の周期長さ(幅)D1や流路の高さJなどの測定距離は、平均が濾材のために各流路の端部から20%以内で流路の長さに沿って濾材の平均値として特徴付けられる。従って、距離は、流路の端部から離れて測定できる。流路の端部は、通常は、密封材または封止を有する。流路の封止で計算された流路の幅対高さの比は、濾過が行われているところの流路の幅対高さの比を必ずしも表すものではない。従って、流路の幅対高さの比の測定は、流路が端部近くで閉じている場合、流路の封止の影響を除去するために、流路の端部付近の流路の長さの20%を除いた流路の全長さの平均値として提供される。「規則的な」濾材では、流路の周期長さ(幅)D1と流路の高さJが、流路の長さに沿って比較的一定になると予想される。比較的一定であることによって、流路の幅対高さの比は、流路の封止設計が、幅対高さの比に影響を与える場合、各端部での20%の長さを除いた流路の全長さの約10%以内で変動することができることを意味する。さらに、テーパ状の流路を有する濾材などの規則的でない濾材の場合に、流路の幅対高さの比は、流路の全長さにわたって変動するかほぼ同じままで残り得る。理論的な正三角形状から離れた流路の形状を調整することによって、濾過に利用可能な与えられた体積中の濾材量を増加することができる。従って、少なくとも約2.2、少なくとも約2.5、少なくとも2.7、または少なくとも3.0の流路の幅対高さの比を有する流路は、濾過に利用可能な濾材の表面積を増加させることができる。さらに、約0.45未満、約0.40未満、約0.37未満、または約0.33未満の流路の幅対高さの比を有する流路の設計を提供することにより、濾過に利用可能な濾材面積の増加を提供できる。一般に、正三角形の形状を持っている理論上の流路は、約1.6の流路の幅対高さの比を示す。
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×Z型濾材積層体の断面積)
である。フィルタエレメントの流路の密度は、フィルタエレメントの断面で開いているチャンネルと閉じているチャンネルを含むチャンネルの数を計数し、かつチャンネルの数を決定した位置でのフィルタエレメントの断面積の2倍の数で計数を割ることによって計算することができる。一般に、流路の密度は、流入面から流出面まで(または、逆も同様に)、フィルタエレメントの長さに沿って比較的一定であることが予想される。Z型濾材積層体の断面は、(渦巻または積層)濾材積層体の断面積を言い、フィルタエレメントの断面積を言うわけではないことを理解すべきである。フィルタエレメントは、ハウジングに係合するシース(さや)あるいはシールを持っても良い。ハウジングは、濾材の断面積より大きい断面積を持つフィルタエレメントを提供する。また、濾材の断面積は、有効面積と言う。すなわち、濾材をコアまたはマンドレルの周囲に巻く場合、コアまたはマンドレルの断面積は、Z型濾材積層体の断面積の一部でない。また、チャンネルの数は、有効面積のチャンネルの数を言う。
ρ=1/((J+T)×D1)
である。濾材シート結合体あたりの流路の密度の方程式では、Jは流路の高さ、D1は流路の周期長さ、Tは波形濾材シートの厚さである。この代替式は、濾材シート結合体の流路の密度を計算するための方程式と呼ぶことができる。濾材シート結合体流路の密度は、濾材シート結合体の構成に基づいて決定される。対照的に、濾材積層体の流路の密度は、組み立てられた濾材積層体に基づいて決定される。
濾材積層体内で濾過用に利用可能な濾材の量を増加させるための別の技術は、表1で説明されたような規格の流路の設計と比較して、濾過用に利用可能な濾材の量を増加させる流路の形状を選択することを含む。濾過用に利用可能な濾材の量を増加させる流路の形状を提供する1つの技術は、隣接するピーク間でリッジを形成することである。上記説明したように、隣接する複数のピークは、内部ピークと外部ピークとして特徴づけられ、内部ピークと外部ピークは、ピークが対面濾材シートに向かう方向に面しているか、あるいは対面濾材シートから離れる方向に面しているかどうかに依存する。図5a〜図5cに濾過性能を高めるための例示の流路の形状を示す。図5aに示す流路の形状は、「低接触(low contact)」流路の形状と呼ぶことができる。図5bと図5cに示された流路の形状は、「ゼロ歪(zero strain)」と呼ぶことができる。一般に、「低接触」は、規格Aと規格Bの波形濾材と比べて波形濾材シートと対面濾材シートとの間の接触(例えば、マスキング)の量を減少させて、対面濾材シート間の波形濾材シートの量を増やす能力をいう。「ゼロ歪み」の名は、濾材上に好ましくないレベルの歪みを導入しないことにより、流路の長さに沿ってテーパ状にする流路の形状の能力をいう。一般に、濾材中の好ましくないレベルの歪み(または、伸張)は、濾材に亀裂を生じるひずみ量、または、より高いレベルの歪みに耐えられる特別な濾材を使用するひずみ量をいう。一般に、約12%より大きい歪みに耐えられる濾材は、通常は、歪みの高いレベルに耐えられる特別な濾材と考えられ、約12%までの歪みに耐えられる濾材よりも高価である。ゼロ歪みの波形濾材シートは、さらに、波形濾材シートと対面濾材シートとの間での接触を減少する(例えば、マスキングを抑える)ようにすることができる。
歪み=((D2max−D2min)/D2min)×100
の式で特徴付けられる。D2minは、濾材がほぐれたまたは歪みがないときの濾材距離を言い、D2maxは裂ける直前の歪みのときの濾材距離を言う。亀裂無しで最大約12%の歪み量に耐えることができる濾材は、濾過産業で比較的一般的に使用されている。一般的に使用される濾材は、セルロースベースのものとして特徴付ることができる。濾材が耐えることができる歪み量を増加させるために、合成ファイバを濾材に追加することができる。その結果として、12%以上の歪み量に耐えられる濾材を使用することは、比較的高価となる。従って、濾材の歪みを最小にし、かつ12%より多い歪み量を可能にする、高価な濾材を使用せずに、流路をテーパ状とする流路の構成物を利用することは、好ましい。
流路の体積の非対称は、上流側の体積と下流側の体積の間で、フィルタエレメントあるいはフィルタカートリッジ内の体積差をいう。上流側の体積は、濾過されていない流体(例えば、空気)を受け入れる濾材の体積をいい、下流側の体積は、濾過された流体(例えば、空気)を受け入れる濾材の体積をいう。フィルタエレメントは、汚れた側と清浄な側とを持つものとしてさらに特徴付けることができる。一般に、濾材の汚れた側は、濾過されていない流体を受け入れる濾材の体積をいう。清浄な側は、汚れた側から濾過通路を通過する濾過された流体を受け入れる濾材の体積をいう。清浄な側あるいは下流側の体積より大きい汚れた側あるいは上流側の体積を有する濾材を提供することが好ましい場合がある。空気を濾過する場合、空気中の微粒子は汚れた側で堆積し、それにより、濾材の容量は、汚れた側の体積によって決定されることが観測される。体積の非対称を提供することによって、汚れた空気を受け取るのに利用可能な濾材の体積を増加させ、それにより、濾材積層体の容量を増加させることは可能である。
体積の非対称=(体積上流−体積下流)×100/体積下流によって表現できる。好ましくは、体積の非対称を示す濾材は、約10%以上、約20%以上、30%以上、および、好ましくは、約50%以上の体積の非対称を示す。流路の体積の非対称に対する例示の範囲は、約30%〜約250%、および約50%〜約200%を含む。一般に、上流側の体積が下流側の体積より大きいことは好ましい。あるいはまた、下流側の体積に対して上流側の体積を最小にするのが好ましい状況がある。例えば、安全エレメントの場合には、濾材が満杯となり破壊が上流側フィルタエレメント中で起こったことを指示するものとして、比較的素早く流れを止めるように、比較的低い上流側の体積を有する安全エレメントを提供することが好ましい。
図11〜18は、カーブした波形パターンを持つ流路の端部を閉じる(封止)技術を例示する。この技術はダーツ付けと呼ばれ、流路をダーツ付ける一般的な技術は、2006年7月27日に発行された米国特許出願公開第2006/0163150号に記載されている。米国特許出願公開第2006/0163150号の全体は、引用により本明細書に合体される。
Z型濾材積層体は、濾材の入口面から出口面まで伸びている流路を有するものとして特徴付けられる。流路の第1部分は入口流路として特徴付けられ、流路の第2部分は出口流路として特徴付けられる。入口流路は、出口面またはその近くでプラグ(栓)またはシールとともに提供される。また、出口流路は入口面またはその近くでプラグまたはシールとともに提供される。もちろん、この構成物の代替手段は可能である。例えば、シールまたはプラグは、入口面または出口面上にまたは隣接して提供する必要はない。シールまたはプラグは、所望ならば、入口面または出口面から離れた方向に提供することができる。シールまたはプラグとして熱溶融接着剤を使用する場合、プラグは、規格Bの流路では、通常は、少なくとも約12mmの長さを有する。プラグ長さは、エレメントの表面からプラグの内側表面まで測定して得ることができる。出願人は、プラグ長さを減少することによって、充填容量の増加、低い初期圧力損失、濾過のために使用することができる表面積の増加、濾過用エレメントのために必要となる濾材の量の低減、またはそれらの組合せを含む濾材の好ましい特性を提供することが可能であることを見いだした。約10mm未満、好ましくは約8mm未満、約7mm未満、より好ましくは約6mm未満であるプラグ長さを提供することは好ましい。プラグ長さを減少させることは、流路の長さが比較的短いような状況(例えば、約12.7cm(5インチ)未満の流路の長さ)に対して、性能を増加することができる。比較的長い流路の長さ(例えば、20.32cm(8インチ)より大きい)のプラグ長さを減少することは、より短い流路の長さを持つ濾材のプラグ長さを減少することと比較すると、性能を高めるために有効でないかもしれない。より短い長さの流路、例えば、約12.7cm(5インチ)(例えば、約5.08cm(2インチ)〜約10.16cm(4インチ))未満の長さを持つ流路に対し、プラグ長さを約7mm未満あるいは約6mm未満まで減少させると、性能を高めることができる。プラグ長さは、平均プラグ長さと呼ぶことができ、第1の複数の流路をシールしているプラグの平均プラグ長さとして、または、第2の複数の流路をシールしているプラグの平均プラグ長さまたは両方として測定することができる。すなわち、平均プラグ長さは、濾材積層体の面の1つまたはその近くに存在するプラグを減少することができる。平均プラグ長さが、濾材積層体内の全てのシールに対して平均プラグ長さであるという必要性はない。すなわち、流路の第1部分の平均プラグ長さは、流路の第2部分の平均プラグ長さと異なることができる。所望であれば、平均プラグ長さは、シールの全て(例えば、複数の第1流路と複数の第2流路)の平均プラグ長さとして提供することができる。
空気濾過用の応用に対して、特に、内燃機関の空気流を濾過するために、Z型濾材積層体を有用に使用する場合、濾材の定義は、濾材がダストを充填する容量を最大にするか、圧力損失を最小にするか、または容量と圧力損失の両方を好ましいレベルにするかに依存しながら、選択することができる。ダスト充填容量は、濾材の寿命すなわち使用期間と言うことができる。時には、濾材を取り替える前に、所望の寿命期間を示すことができる濾材を設計することは、好ましいことである。あるいはまた、ある状況下では、所望の圧力損失の範囲内で作動することができる濾材を設計することは、より好ましいかもしれない。濾材に対する様々な定義を選択することは、特別な環境と特別なエアクリーナに対する濾材を定義するための柔軟性が提供される。さらに、濾材の様々な定義を選択することにより、特別の環境に適合するようなエアクリーナを設計する際の柔軟性を持たせることが可能となる。
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×Z型濾材積層体の断面積)
で計算することができる。チャンネルの数は、濾材の断面でかつ濾材の断面積を決定する位置での流路を計数することにより決定される。好ましくは、流路の密度は、6.98流路/cm2(45流路/インチ2)、あるいは約7.75流路/cm2(50流路/インチ2)であり得る。流路の密度の増加により引き起こされる圧力損失を抑えるために、流路の長さを減少することができる。例えば、12.7cm(5インチ)未満の流路の長さを持つ濾材を提供することができる。流路の長さが比較的短い場合、濾過に利用可能な濾材量を増加させるために、比較的短いプラグ長さを提供することができる。例えば、約7mm未満、好ましくは、約6mm未満の長さを持つプラグを提供することができる。さらに、濾材の流路の非対称な体積を調整することができる。例えば、濾材の流路の非対称な体積は、上流側の体積が下流側の体積よりも少なくとも10%だけ大きいようにすることができる。好ましくは、流路の非対称な体積は、30%より大きい、好ましくは、50%より大きいものであり得る。少なくとも約2.7、好ましくは、少なくとも約3.0の流路の幅対高さの比を持つ波形濾材を提供することができる。
ここで、図19〜図28を参照して、濾材積層体を含むフィルタエレメントを説明する。濾材積層体は、本明細書に記載された特徴に基づいておよび例示の濾材の定義に基づいて提供することができる。本明細書に特徴付けらたような濾材を受け入れるために図19〜図28で図示されたフィルタエレメントをどのようにも変更することができることが理解される。例えば、巻き付けまたは積層した濾材を提供することができる、記載されたような流路の長さと流路の密度を持つ濾材を提供することができる。さらに、図19〜図28で図示されるフィルタエレメントは、一般に、空気を濾過するために使用することができるので、空気の濾過用エレメントとして特徴付けられる。
様々な流路設計を含む濾材を持つフィルタエレメントは、濾材性能のモデリングソフトウェアを使用して比較された。フィルタエレメントは、この実施例示のために製造されて試験されなかった。代わりに、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの寸法、フィルタエレメントとフィルタエレメントコンポーネントの性質と特徴、使用条件、および濾過される空気の特徴が濾材の性能をモデル化するコンピュータプログラムに入力された。濾材性能のモデリングソフトウェアは、実際のドナルドソン会社の濾材のテストランに基づいて確認された。コンピュータソフトウェアのモデリングの結果は、約10%以内の誤差を有すると予想される。異なる濾材設計の代替物を評価する目的のために、約10%以内の誤差値は、モデリングソフトウェアがいろいろな設計オプションを評価できるのに十分低いものであると信じられている。コンピュータモデリングソフトウェアのために、選択されたダストは、SAEとして特徴付けられる。
Claims (64)
- 濾材積層体であって、
(a)波形濾材シートと、対面濾材シートと、前記波形濾材シートと前記対面濾材シートとの間に伸びていてかつ前記濾材積層体の第1面から前記濾材積層体の第2面まで伸びている流路長を持っている複数の流路と、を含む濾材シート結合体の複数の層と、
(b)前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの1つの面へ流入し、前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの他の面へ流出する流体が、濾材を通過して前記流体を濾過するように、前記複数の流路の第1部分に流入しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第1部分と、前記複数の流路の第2部分から流出しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第2部分と、
を有し、
(c)前記複数の流路は、12.7cm(5インチ)未満の流路の平均長さを持ち、
(d)前記濾材積層体は、下記式による流路の密度(ρ)が、少なくとも5.43流路/cm2(35.0流路/インチ2)を示し、
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×Z型濾材積層体の断面積)
ここで、前記チャンネルの数は計数されたものであり、前記Z型濾材積層体の断面積は測定されたものであることを特徴とする濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、
前記対面濾材シートに面している繰り返しの内部ピークと、
前記対面濾材シートから離れる方向の繰り返しの外部ピークと、
内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも1つの隆起部(リッジ)を持つパターンと、
を有することを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも2つの隆起部(リッジ)を持つパターンを有することを特徴とする請求項2に記載の濾材積層体。
- 少なくとも2つの隆起部(リッジ)が、内部ピークと隣接する外部ピークとの間のパターンに提供されることを特徴とする請求項2に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、少なくとも約6.20流路/cm2(40流路/インチ2)の流路の密度を示すことを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記複数の流路の第1部分が、密封材のビードによってシールされ、前記複数の流路の第2部分が、密封材のビードによってシールされていることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記複数の流路の第1部分または前記複数の流路の第2部分のうちの少なくとも1つをシールする前記密封材のビードは、約7mm未満の平均プラグ長さを持つことを特徴とする請求項6に記載の濾材積層体。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、渦巻状の構成物で提供されることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、積層された構成物で提供されることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも少なくとも10%だけ大きいような、非対称な体積の構成物であることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記流路の幅対高さの比は、2.5より大きいことを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記流路の幅対高さの比は、0.4未満であることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記流路の平均長さは、約5.08cm(2インチ)〜約10.16cm(4インチ)であることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 前記流路は、非規則性の配置によって提供されることを特徴とする請求項1に記載の濾材積層体。
- 請求項1に記載の濾材積層体と、
前記濾材積層体の周辺部の周囲に伸びているシール部材と、
を含むことを特徴とするフィルタエレメント。 - 濾材積層体であって、
(a)前記濾材積層体は、波形濾材シートと、該波形濾材シートに対面する対面濾材シートと、前記波形濾材シートと前記対面濾材シートとの間で延びかつ前記濾材積層体の第1面から前記濾材積層体の第2面まで延びる長さを有する溝から成る複数の流路と、を含む、前記波形濾材シートが前記対面濾材シートの片側にだけ結合された濾材シート結合体の複数の層を有し、
(b)前記濾材積層体は、前記複数の流路のうち、未濾過の流体の流入を阻止する第1部分と、未濾過の流体の流出を阻止する第2部分とを有し、前記第1面および前記第2面の一方に流入し前記第1面および前記第2面の他方から流出する流体が濾材を通過することで前記流体を濾過し、
(c)前記濾材積層体は、式ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×濾材積層体の断面積)で規定される流路密度ρが少なくとも5.43流路/cm2(35.0流路/インチ2)であり、ここで、前記チャンネルの数は計数値、前記濾材積層体の断面積は測定値であり、
(d)前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも少なくとも10%だけ大きい、非対称な体積の配置である、
ことを特徴とする濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、
前記対面濾材シートに面している繰り返しの内部ピークと、
前記対面濾材シートから離れる方向の繰り返しの外部ピークと、
内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも1つの隆起部(リッジ)を持つパターンと、
を有することを特徴とする請求項16記載の濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも2つの隆起部(リッジ)を持つパターンとを有することを特徴とする請求項17に記載の濾材積層体。
- 少なくとも2つの隆起部(リッジ)が、内部ピークと隣接する外部ピークとの間のパターンに提供されることを特徴とする請求項17に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、少なくとも約6.20流路/cm2(40流路/インチ2)の流路の密度を示すことを特徴とする請求項16に記載の濾材積層体。
- 前記複数の流路の第1部分が、密封材のビードによってシールされ、前記複数の流路の第2部分が、密封材のビードによってシールされていることを特徴とする請求項16に記載の濾材積層体。
- 前記複数の流路の第1部分または前記複数の流路の第2部分のうちの少なくとも1つをシールする前記密封材のビードは、約7mm未満の平均プラグ長さを持つことを特徴とする請求項21に記載の濾材積層体。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、渦巻状の構成物で提供されることを特徴とする請求項16に記載の濾材積層体。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、積層された構成物で提供されることを特徴とする請求項16記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも少なくとも50%だけ大きいような、非対称な体積の構成物であることを特徴とする請求項16に記載の濾材積層体。
- 請求項16に記載の濾材積層体と、
前記濾材積層体の周辺部の周囲に伸びているシール部材と、
を含むことを特徴とするフィルタエレメント。 - 濾材積層体であって、
(a)前記濾材積層体は、波形濾材シートと、該波形濾材シートに対面する対面濾材シートにと、前記波形濾材シートと前記対面濾材シートとの間で延びかつ前記濾材積層体の第1面から前記濾材積層体の第2面まで延びる長さを有する溝から成る複数の流路と、を含む、前記波形濾材シートが前記対面濾材シートの片側にだけ結合された濾材シート結合体の複数の層を有し、
(b)前記濾材積層体は、前記複数の流路のうち、未濾過の流体の流入を阻止する第1部分と、未濾過の流体の流出を阻止する第2部分とを有し、前記第1面および前記第2面の一方に流入し前記第1面および前記第2面の他方から流出する流体が濾材を通過することで前記流体を濾過し、
(c)前記濾材積層体の前記流路は、平均長さが20.3cm(8インチ)より大きく、
(d)前記濾材積層体は、5.27流路/cm2(34流路/インチ2)より小さい平均流路密度を有し
(e)前記濾材積層体は、前記波形濾材シートの平均たわみ率が6.3%より大きく、
(f)前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも10%以上大きくない、非対称でない体積の配置である、
ことを特徴とする濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、
前記対面濾材シートに面している繰り返しの内部ピークと、
前記対面濾材シートから離れる方向の繰り返しの外部ピークと、
内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%に沿って伸びている少なくとも1つの隆起部(リッジ)を持つパターンと、
を有することを特徴とする請求項27に記載の濾材積層体。 - 前記波形濾材シートは、内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも2つの隆起部(リッジ)を持つパターンを有することを特徴とする請求項28に記載の濾材積層体。
- 少なくとも2つの隆起部(リッジ)が、内部ピークと隣接する外部ピークとの間のパターンに提供されることを特徴とする請求項28に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、2.5より大きい流路の幅対高さの比と、0.4未満の流路の幅対高さの比とを持つことを特徴とする請求項27に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、3.88流路/cm2(25流路/インチ2)未満の平均流路の密度を持つことを特徴とする請求項27に記載の濾材積層体。
- 前記濾材積層体は、6.3%より大きい平均たわみ%を持つことを特徴とする請求項27に記載の濾材積層体。
- 請求項27に記載の濾材積層体と、
前記濾材積層体の周辺部の周囲に伸びているシール部材と、
を含むことを特徴とするフィルタエレメント。 - 濾材積層体を製造する方法であって、
(a)濾材シート結合体の複数の層を積層してまたは巻いて、濾材積層体を形成する工程を有し、
前記濾材シート結合体の複数の層は、
(i)波形濾材シートと、対面濾材シートと、前記波形濾材シートと前記対面濾材シートとの間に伸びていてかつ前記濾材積層体の第1面から前記濾材積層体の第2面まで伸びている流路長を持っている複数の流路と、
(ii)前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの1つの面へ流入し、前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの他の面へ流出する流体が、濾材を通過して前記流体を濾過するように、前記複数の流路の第1部分に流入しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第1部分と、前記複数の流路の第2部分から流出しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第2部分と、を有し、
(iii)前記複数の流路は、12.7cm(5インチ)未満の流路の平均長さを持ち、
(iv)前記濾材積層体は、下記式による流路の密度(ρ)が少なくとも5.43流路/cm2(35.0流路/インチ2)を示し、
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル)/(2×Z型濾材積層体の断面積)
前記チャンネルの数は計数され、前記Z型濾材積層体の断面積は測定されたものであることを特徴とする濾材積層体を製造する方法。 - 前記波形濾材シートは、
前記対面濾材シートに面している繰り返しの内部ピークと、
前記対面濾材シートから離れる方向の繰り返しの外部ピークと、
内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも1つの隆起部(リッジ)を持つパターンと、
を有することを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体を製造する方法。 - 前記波形濾材シートは、内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも2つの隆起部(リッジ)を持つパターンを有することを特徴とする請求項36に記載の濾材積層体の製造方法。
- 少なくとも2つの隆起部(リッジ)が、内部ピークと隣接する外部ピークとの間のパターンに提供されることを特徴とする請求項36に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記濾材積層体は、少なくとも約6.20流路/cm2(40流路/インチ2)の流路の密度を示すことを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記複数の流路の第1部分が、密封材のビードによってシールされ、前記複数の流路の第2部分が、密封材のビードによってシールされていることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記複数の流路の第1部分または前記複数の流路の第2部分のうちの少なくとも1つをシールする前記密封材のビードは、約7mm未満の平均プラグ長さを持つことを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、渦巻状の構成物で提供されることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、積層された構成物で提供されることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも少なくとも10%だけ大きいような、非対称な体積の構成物であることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記流路の幅対高さの比は、2.5より大きいことを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記流路の幅対高さの比は、0.4未満であることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記流路の平均長さは、約5.08cm(2インチ)〜約10.16cm(4インチ)であることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記流路は、非規則性の配置によって提供されることを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体の製造方法。
- 前記濾材積層体の周辺部の周囲に伸びているシール部材を提供する工程をさらに含むことを特徴とする請求項35に記載の濾材積層体を製造する方法。
- 流体を濾過する方法であって、
(a)濾材積層体の第1面に前記流体を供給し、前記濾材積層体の第2面から濾過した流体を取り出す工程を有し、
前記濾材シート結合体の複数の層は、
(i)波形濾材シートと、対面濾材シートと、前記波形濾材シートと前記対面濾材シートとの間に伸びていて、かつ前記濾材積層体の第1面から前記濾材積層体の第2面まで伸びている流路長を持っている複数の流路と、
(ii)流体が、前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの1つの面へ流入し、前記濾材積層体の前記第1面または前記第2面のうちの他の面へ流出する流体の通過が、濾材を通過して前記流体を濾過するように、前記複数の流路の第1部分に流入しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第1部分と、前記複数の流路の第2部分から流出しようとする濾過されていない流体に対して閉じている前記複数の流路の第2部分と、を有し、
(iii)前記複数の流路は、12.7cm(5インチ)未満の流路の平均長さを持ち、
(iv)前記濾材積層体は、下記式による流路の密度(ρ)が少なくとも5.43流路/cm2(35.0流路/インチ2)を示し、
ρ=チャンネルの数(開いたおよび閉じたチャンネル/(2×Z型濾材積層体の断面積)ここで、前記チャンネルの数は計数されたものであり、前記Z型濾材積層体の断面積は測定されたものであることを特徴とする流体を濾過する方法。 - 前記波形濾材シートは、
前記対面濾材シートに面している繰り返しの内部ピークと、
前記対面濾材シートから離れる方向の繰り返しの外部ピークと、
内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも1つの隆起部(リッジ)を持つパターンと、
を有することを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。 - 前記波形濾材シートは、内部ピークと隣接する外部ピークとの間で前記流路長の少なくとも50%の長さに沿って伸びている少なくとも2つの隆起部(リッジ)を持つパターンを有することを特徴とする請求項51に記載の流体を濾過する方法。
- 少なくとも2つの隆起部(リッジ)が、内部ピークと隣接する外部ピークとの間のパターンに提供されることを特徴とする請求項51に記載の流体を濾過する方法。
- 前記濾材積層体は、少なくとも約6.20流路/cm2(40流路/インチ2)の流路の密度を示すことを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記複数の流路の第1部分が、密封材のビードによってシールされ、前記複数の流路の第2部分が、密封材のビードによってシールされていることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記複数の流路の第1部分または前記複数の流路の第2部分のうちの少なくとも1つをシールする前記密封材のビードは、約7mm未満の平均プラグ長さを持つことを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、渦巻状の構成物で提供されることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記濾材シート結合体の複数の層は、積層された構成物で提供されることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記濾材積層体は、前記濾材積層体の一方の側の体積が、前記濾材積層体の他方の側の体積よりも少なくとも10%だけ大きいような、非対称な体積の構成物であることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記流路の幅対高さの比は、2.5より大きいことを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記流路の幅対高さの比は、0.4未満であることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記流路の平均長さは、約5.08cm(2インチ)〜約10.16cm(4インチ)であることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記流路は、非規則性の配置によって提供されることを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
- 前記濾材積層体は、前記濾材積層体の周辺部の周囲に伸びているシール部材を含むことを特徴とする請求項50に記載の流体を濾過する方法。
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